引体向上测评系统以及方法

本发明涉及一种引体向上测评系统以及方法，更具体地，涉及一种基于姿态识别框架实现的引体向上测评系统以及方法。

背景技术：

1、引体向上是一种常见的体质测试项目，用于测试人体的力量和耐力水平。传统的引体向上体测模式主要以教师监督以及人为计数为主，例如在高校的体测计划中，设置了专门的单杠进行引体向上测试，体测工作开展时，学生依次进入场地以流水线的方式进行测试。

2、目前对于引体向上运动的测评主要由以下三种测评方式实现：基于人工的测评、基于电子辅助器材的测评、基于辅助软件的测评，以上运动测评方式都各有利弊。各个测评方式难以落地的问题如以下详述。

3、对于基于人工的测评，基于人工的测评是一种传统的体质测评方式，主要依靠教师的执教经验，结合体测评判标准进行对学生进行考核，并对完成情况进行记录，反馈到学校各自的体测平台中。在实际的运动测评中，很多教师对于引体向上的动作标准都有自己的理解，测评标准无法统一，导致测评成绩参差不齐，主观性较大，不同教师的打分情况出入明显；同时由于体育教师资源短缺，一名教师需要同时负责多名同学的测评，教师体测负担不断加重，导致出错概率增大，测评效率大大降低。由于需要依靠教师或学生的协助进行计数和记录，导致了体育教师面临的体测压力增大、成绩主观性较高、管理组织难度大等问题。为此，人工体测的方式很难适应学生数量日益增长的现状。

4、对于基于电子辅助器材的测评，基于电子辅助器材的测评是目前各个学校普遍使用的体测方案，它在基于人工的测评方式的基础上使用了电子设备进行辅助测评，替代教师进行成绩测评，有效缓解教师的体测压力。针对引体向上运动的体测辅助器材主要通过单杠的摄像头和待测用户的特质头盔组成，头盔通过内部设置的传感器对待测用户完成一个引体向上动作的初始情况和结束情况进行处理分析，并进行计数，最终得到待测用户的完成情况并上传成绩至学校体测平台记录。这种方式简化了教师测评打分步骤，使用传感器进行评判提高检测精度，使得体测动作标准统一化，成绩可信度提高。但目前主流的引体向上辅助器材体积大，开发成本高，针对项目单一，导致部署成本和购买成本较高，无法做到同一时间段多名用户进行同一项目的测试，相比基于人工的测评方式的体测效率降低；同时目前器材辅助测评教师仍需陪同学生完成测评，检查是否存在违规操作，并没有实质上缓解教师的压力。

5、对于基于辅助软件的测评，基于辅助软件的测评是目前研究热度较高，较新的体测检测方式，其核心是结合物联网智能感知技术、深度学习技术、运动分析技术等前沿技术实现体测测评，对学生运动完成情况进行实时性的检测并结合相关标准给出成绩。目前主流的体测检测系统通过摄像设备如摄像头、手机等对学生运动完成情况进行实时拍摄，并对视频中的检测学生进行运动分析，结合国家引体向上动作技术标准进行测评和打分，将成绩上传至平台中。基于辅助软件的测评结合前沿技术，舍弃了使用大型辅助设备或可穿戴设备进行动作检测，只需要使用摄像头等摄像设备对学生进行录像即可，简化体测流程，提高体测效率；同时结合体测动作标准设计动作标准，实现打分标准统一化。这种检测方式多数以公司运营为主，这导致系统服务的部署、维护、检测、数据提供等都需要第三方公司进行介入，不能使学生用户方便快捷地使用系统，管理成本和服务购买成本较高，从而使得推行困难。

6、在传统的引体向上体测模式中，有三点问题亟待解决：其一是教师资源、器械资源与学生数量的不均衡导致的体测效率低下问题；其二是体测工作产出的大量测试数据的安全性无法保障的问题；其三是引体向上标准不同，体测成绩受主观性影响较大的问题。目前，市面上有一些产品可以计算引体向上的个数，这些产品通常是基于传感器技术和智能算法的智能健身设备。如通过安装在杠铃或者训练架上的传感器，可以实时检测和记录用户完成的引体向上的个数，同时可以监测动作的准确性和规范性。这些智能健身设备通常配备了专门的应用程序或者连接到智能手机的应用程序，可以将相关数据上传到云端进行分析和管理。然而，当下行业内所落地实现的设备仍没有实现较高的可移动性，并且大大会增加购置和管理维护成本。“智慧体育”产品的降本增效仍是主旋律，上述问题需要得到解决，以弥补了行业缺口，并为“智慧体育”的发展提供新的思路。

技术实现思路

1、针对相关技术中的上述问题，本发明提出一种引体向上测评系统以及方法，至少能够有效缓解教师的体测压力，管理成本低，能够有效解决传统体测人力物力成本高的痛点问题；改进了引体向上的体测模式，释放了大量教师资源，尤其对于师资力量短缺的地区、学校有深远意义。

2、根据本技术的实施例的一个方面，提供了一种引体向上测评系统，其包括：客户端，用于获取被测评人员在测评过程中的引体向上动作的视频；云服务器端。云服务器端包括：提取模块，用于利用姿态识别算法从视频提取被测评人员的与引体向上动作相关联的多个骨骼点信息；测评模块，用于根据多个骨骼点信息判断引体向上动作的幅度是否符合测评标准，对符合测评标准的引体向上动作进行计数以生成测评结果；输出模块：用于将测评结果返回客户端。

3、在一些实施例中，判断引体向上动作的幅度是否符合测评标准包括：以相对坐标的形式表示多个骨骼点信息，并将得到的相对坐标结合引体向上的测评标准，对引体向上动作的幅度是否符合测评标准进行测评。

4、在一些实施例中，根据多个骨骼点信息判断引体向上动作的幅度是否符合测评标准包括：捕捉被测评人员的骨骼点信息构成人体骨骼结构，并通过连接这些骨骼点形成骨骼模型，并利用骨骼模型进行姿态识别和动作分析，其中，骨骼点信息包括脚踝、膝盖、肩膀、肘部、手腕和肢体方向中的至少一种。

5、在一些实施例中，判断引体向上动作的幅度是否符合测评标准包括以下之中的至少一个：根据多个骨骼点信息判断被测评人员是否两耳过杠；以及判断被测评人员身体下放时两手臂肘关节角度是否不小于预定角度。

6、在一些实施例中，测评模块还用于：根据多个骨骼点信息来判断是否停止当前测评。

7、在一些实施例中，根据多个骨骼点信息来判断是否停止当前测评包括当根据多个骨骼点信息判断发生以下之中的至少一者时停止当前测评：被测评人员的多个骨骼点信息中的至少一个下肢关节点出现静止且静止时间超出预定时间；至少一只手反握杠超出预定时间；被测评人员的两手均离杠；被测评人员的多个骨骼点信息中的腕关节点消失超出预定时间。

8、在一些实施例中，客户端包括认证模块，用于以人脸识别方式进行身份认证。

9、在一些实施例中，测评模块还用于：根据包括单杠在内的引体向上动作的环境来判断是否停止当前测评。

10、在一些实施例中，根据引体向上动作的环境来判断是否停止当前测评包括当判断发生以下之中的至少一者时停止当前测评：画框内出现其他活动人体；单杠横杠上出现辅助器材超过预定时间。

11、根据本技术的实施例的另一个方面，还提供了一种引体向上测评方法，包括：获取被测评人员在测评过程中的引体向上动作的视频；利用姿态识别算法从视频提取被测评人员的与引体向上动作相关联的多个骨骼点信息；根据多个骨骼点信息判断引体向上动作的幅度是否符合测评标准，对符合测评标准的引体向上动作进行计数以生成测评结果。